- •1 Цели и задачи испытаний
- •2 Геометрические размеры и армирование балки
- •3 Физико-механические характеристики применяемых материалов
- •3.1 Бетон
- •3.2. Арматура
- •4 Определение расчетным путем прочности балки по нормальному сечению
- •5 Характеристика испытания балки
- •7 Определение расчетом момента образования трещин и сравнение его с опытным моментом образования трещин
- •8 Определение значение ширины раскрытия трещин, нормальных к продольной оси балки, с помощью микроскопа мпб-3 и сравнение его с расчетным значением, полученным по показаниям индикаторов и-2 и и-4
- •9 Установление опытного разрушающего момента и сравнение его с расчетным
- •10 Заключение
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
3 Физико-механические характеристики применяемых материалов
Класс бетона по прочности на сжатие, класс продольной и поперечной арматуры студент получает от руководителя работы. По полученным данным студент определяет характеристические и расчетные значения бетона и арматуры.
3.1 Бетон
Класс бетона по прочности на сжатие C ___.
Характеристическое значение кубиковой и призменной прочности бетона на сжатие можно принять по таблице 3.1 ДБН [1]:
.
.
Расчетное значение призменной прочности бетона на сжатие можно принять по таблице 3.1 ДБН [1] или посчитать по формуле:
. (1)
Коэффициент надежности по материалу определяется по табл. 2.1 ДБН [1]:
Характеристическое значение прочности бетона осевое растяжение можно принять по таблице 3.1 ДБН [1]:
.
Расчетное значение прочности бетона осевое растяжение будет равно:
(2)
Коэффициент надежности по материалу определяется по табл. 2.1 ДБН [1]:
Характеристическое значение начального модуля упругости бетона определяется по табл. 3.1 ДБН [1]:
3.2. Арматура
Продольная, расположенная в растянутой зоне бетона: класс _________; диаметр ________ мм.
Продольная, расположенная в сжатой зоне бетона: класс ________; диаметр _______ мм.
Характеристическое значение прочности продольной арматуры на границе текучести можно принять по таблице 3.4 ДСТУ [2]:
.
Расчетное значение прочности продольной арматуры на границе текучести будет равно:
. (3)
Коэффициент надежности по материалу определяется по табл. 2.1 ДБН [1]:
Расчетное значение прочности поперечной арматуры можно принять по таблице 3.4 ДСТУ [2]:
.
Расчетное значение модуля упругости арматурной стали определяется по табл. 3.4 ДСТУ [2]:
4 Определение расчетным путем прочности балки по нормальному сечению
В основу расчета на прочность изгибаемых элементов по нормальным сечениям положена III стадия напряженно-деформированного состояния при изгибе.
При относительно малых процентах армирования разрушение наступает, когда напряжения в растянутой арматуре достигают предельных значений , а деформации крайнего сжатого волокна достигают предельных значений , что приводит к интенсивному раскрытию трещин, нормальных к продольной оси элемента, и их развитию по высоте сечения, уменьшению высоты сжатой зоны бетона и последующему ее разрушению при напряжениях в бетоне . Такое характерно для непереармированных сечений.
Следует иметь в виду, что теоретический изгибающий момент, воспринимаемый сечением железобетонной балки непосредственно перед разрушением, вычисляется при фактических значениях сопротивления бетона и арматуры . При этом геометрические характеристики нормального сечения принимаются по данным непосредственных обмеров образца до и после испытания.
Согласно п. 3.1.6.2 ДБН [1], при выполнении проверочных расчетов прямоугольных сечений можно предполагать равномерный характер распределения нормальных сжимающих напряжений в сжатой зоне (рис. 2 а). Коэффициент определяет расчетную высоту сжатой зоны, коэффициент определяет воздействие различных факторов на прочность бетона.
Для сечения прямоугольного профиля, симметричного относительно оси, совпадающей с плоскостью изгиба (рис.2), из условия равенства нулю суммы проекций всех нормальных усилий на продольную ось элемента запишем
, (4)
(5)
откуда
(6)
Определяем граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона . По правилу подобия треугольников (рис. 2 а):
, где (7)
Заменив в формуле (7) относительные деформации продольной арматуры на и высоту сжатой зоны бетона на относительную на , получим
(8)
Проверяется условие:
(9)
Если условие (9) выполняется, то теоретический изгибающий момент, воспринимаемый сечением непосредственно перед разрушением , определяется по формуле:
(10)
или относительно оси, нормальной к плоскости изгиба и проходящей через точку приложения равнодействующей усилий в растянутой арматуре As,
(11)
Если условие (9) не выполняется, то для изгибаемых элементов из бетона класса С25/30 и ниже с арматурой класса А240С-А500С допускается несущую способность (переармированного сечения балки) определять по формуле:
Значение теоретической разрушающей нагрузки Fk (рис.3) определяем по формуле:
(12)
Рис.2. Схема распределения напряжений и деформаций в сечении балки
Рис. 3. Схема испытания балки